CN101329198B - 一种光器件回波损耗测量方法 - Google Patents

一种光器件回波损耗测量方法 Download PDF

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Abstract

一种光器件回波损耗测量方法，包括：步骤1：取一三端口光纤环形器，先在三端口光纤环形器的第二端口接激光光源，在第三端口接标准光功率计，测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗；步骤2：再在环形器的第一端口接一激光光源，在第二端口接被测光器件，在第三端口接标准光功率计，测量由被测光器件反射出来的光功率；步骤3：测量光纤环形器第二端口与被测光器件之间结点S的光功率损耗；步骤4：计算出被测光器件的回波损耗。

Description

一种光器件回波损耗测量方法
技术领域
本发明主要涉及一种光器件回波损耗测量方法，特别是通信用具有光纤接口的有源器件、无源器件或者是具有光纤接口的仪器仪表的光回波损耗测量方法。
背景技术
随着高速数字传输系统的快速发展，光纤通信的应用已越来越广泛，并以十分迅猛的势头发展着。由于DWDM等超大容量通信系统的发展和要求，在这些系统中必须采用窄线宽DFB等激光器。激光器的线宽越窄，其调制特性和光谱特性越容易受到传输反射信号的影响，从而严重地影响高速数字光纤通信系统的性能，因此各种光纤器件的反射特性测量就变得越来越重要和普遍。
当光在通信系统某一光器件中传输时，总有部分光被反射回来，从而引起传输光功率的损耗，在光通信光器件中被称作光回波损耗，回波损耗主要是由于菲涅尔反射(由于折射率变化引起)、后向瑞利散射(杂质微粒引起)以及方向性等因素产生。回波损耗定义为被测器件各通道输入口的反射光功率与入射光功率对数表示之差。回波损耗能引起会产生干涉作用或者会引起光源传输光功率的波动，从而危害到整个光通讯网络的可靠性。目前光回波损耗主要的测量方法是采用耦合器法，这种方法测量精度不高。本发明采用环行器测试方法，提高了测量精度，扩展了测量范围，能够满足光通信行业技术发展的需求。
目前被广泛采用的耦合器法光回波损耗的测量原理是光源通过3dB耦合器的第一输入端输入，第一输出端输出，在输出端连接待测器件，反射光从第二输入端输出，进入光探测器，测量光探测器的光电流计算出光回波损耗。目前绝大多数商用光回波损耗测量仪采用的都是这种原理。这种测量仪在使用之前必须先作校准才能正确读数，校准的方法是采用已知反射比的被测样品定标。
这种回波损耗测量仪最大的优点是成本低，缺点是包括：
(1)反射光重新进入输入端，与入射光干涉，会引起入射光功率的波动。
(2)光信号会在耦合器的四个端面之间来回反射，造成较大的噪声。
(3)光信号经过两次3dB耦合器后衰减较大，测量信号小，信噪比降低。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种光器件回波损耗测量方法，其具有以下优点：
(1)将光器件回波损耗量值溯源至国家激光功率标准，提高了测量精度。
(2)采用光环形器作为测量主要部件，扩展了测试量程。
(3)光信号全部是单向传输，消除了干涉现象，系统稳定性高。
本发明提供一种光器件回波损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取一三端口光纤环形器，先在三端口光纤环形器的第二端口接激光光源，在第三端口接标准光功率计，测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗；
步骤2：再在环形器的第一端口接一激光光源，在第二端口接被测光器件，在第三端口接标准光功率计，测量由被测光器件反射出来的光功率；
步骤3：测量光纤环形器第二端口与被测光器件之间结点S的光功率损耗；
步骤4：通过以下公式计算出被测光器件的回波损耗，
R L = - 10 log ( P Z + P B - C + P S P X ) ,
其中：RL为被测器件回波损耗；
PZ为Z点的输出光功率；
PB-C为光环形器第一到第二端口B-C间的光功率传输损耗；
PS为熔接点S处的附加光功率传输损耗；
PX为X点的输出光功率。
其中步骤1所说的光纤环形器是1310nm波长窗口或者1550n m波长窗口或者1310/1550nm双窗口光器件。
其中步骤1所说的三端口光纤环形器是波导型环形器、光纤型环形器、晶体型环形器。
其中步骤1所说的测量其第二端口到第三端口的器件光功率插入损耗采用切断法、插入法或背向散射法。
其中步骤2所说的被测器件是波导型器件、光纤器件或带有光纤接口的仪表。
其中步骤3测量光纤环形器第二端口与被测器件之间结点的光功率损耗采用切断法。
附图说明
为了进一步说明本发明的特征和效果，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为光环形器第一到第二端口B-C间插入损耗测量方法示意图；
图2为光器件回波损耗测量方法示意图。
具体实施方式
图1为光环形器10第一到第二端口B-C间插入损耗测量方法示意图。该系统包括三端口光环形器10，其光信号传输方式为第一端口A输入的光信号仅能从第二端口B输出，第二端口B输入的光信号仅能从第三端口C输出；在光环形器10的第二端口B连接有激光光源30用于输入光信号；在光环形器10的第二端口B连接有标准激光功率计20。
本示意图的目的是精确测量光环形器10第二到第三端口B-C间的光功率传输损耗，实际操作过程如下：首先按上述方法连接测试系统各仪表，用标准光功率计20测量N点的输出光功率，并记录为PN；然后在激光光源30与光环形器10的第二端口B之间的M点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计20测量M点的输出光功率，并记录为PM；则光环形器10的第二到第三端口B-C间的光功率传输损耗为PB-C＝PM-PN。
图2为光器件回波损耗测量方法示意图。该系统包括三端口光环形器10；在光环形器10的第一端口A连接有激光光源30用于输入光信号；在光环形器10的第二端口B连接有被测光器件40，具体连接方法是通过光纤熔接机将被测光器件40的尾纤与光环形器10的尾纤熔接在一起，熔接处设为S点；在光环形器10的第三端口C连接有标准激光功率计20，用于测量由被测光器件40反射的光信号功率。
本示意图的目的是精确测量被测光器件40的光传输回波损耗，实际操作过程如下：首先按上述方法连接测试系统各仪表，用标准光功率计20测量Z点的输出光功率，并记录为PZ；然后在被测光器件40的尾纤与光环形器10的熔接点S靠近被测光器件40的一侧X点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计20测量X点的输出光功率，并记录为PX；第三步在被测光器件40的尾纤与光环形器10的熔接点S靠近被测光环形器10的一侧Y点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计20测量Y点的输出光功率，并记录为PY，则熔接点S处的附加光功率传输损耗为PS＝PY-PX；最终可以通过下面的公式得到被测光器件40的回波损耗值。
R L = - 10 log ( P Z + P B - C + P S P X ) ,
其中：RL为被测器件回波损耗；
PZ为Z点的输出光功率；
PB-C为光环形器第一到第二端B-C间的光功率传输损耗；
PS为熔接点S处的附加光功率传输损耗；
PX为X点的输出光功率。
我们研究的光器件回波损耗测量方法，是以光环形器10作为核心器件代替常用的光耦合器进行光器件回波损耗的测试方法，在光环形器10允许的光通信用波长范围内，可以对波导型器件、光纤器件或带有光纤接口的仪表进行回波损耗测试。
由于采用光环形器10作为光信号单向传输器件，避免了采用常规测量方法中使用光耦合器所引入的光信号于耦合器内双向传输因干涉产生的测量误差，提高了测量精度。在整个被测光纤器件回波损耗测试过程中，光纤功率计是唯一的测试仪表，不使用参考反射标准等其他器件，我们将光回波损耗测量转换为对各结点的光功率测量，因此可以将回波损耗的测量溯源至光纤功率国家标准，实现高精度的测量。
为了进一步提高测试精度，降低测量不确定度，在测试系统中选择高稳定性激光光源作为光信号源，同时尽可能缩短测试时间，以减小测量过程中由于光源功率波动引入的附加测量不确定度。采用切断法测量结点附加传输损耗时，应尽量使截断的光纤端面光滑并与光纤纵向轴垂直，以提高输出光功率测量准确性。

Claims (5)

1.一种光器件回波损耗测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取一三端口光纤环形器，先在三端口光纤环形器的第二端口接激光光源，在第三端口接标准光功率计，光纤环形器的第二端口到第三端口间的光功率传输损耗为PB-C；
步骤2：再在光纤环形器的第一端口接一激光光源，在第二端口接被测光器件，将被测光器件的尾纤与光纤环形器的尾纤熔接在一起，熔接处设为S点，在第三端口接标准光功率计，用标准光功率计测量光纤环形器第三端口与标准光功率计之间的Z点的输出光功率，并记录为PZ；
步骤3：剪断熔接点S与被测光器件连接的光纤，接入标准光功率计测量熔接点S靠近被测光器件的一侧X点的输出光功率，并记录为PX；
步骤4：熔接点S靠近光纤环形器的一侧Y点处将光纤用光纤切割刀剪断，并接入标准光功率计测量Y点的输出光功率，并记录为PY；
步骤5：熔接点S处的附加光功率传输损耗为PS＝PY-PX；
步骤6：通过以下公式计算出被测光器件的回波损耗，
R L = - 10 log ( P Z + P B - C + P S P X ) ,
其中：RL为被测光器件回波损耗；
PZ为Z点的输出光功率；
PB-C为光纤环形器第二到第三端口B-C间的光功率传输损耗；
PS为熔接点S处的附加光功率传输损耗；
PX为X点的输出光功率。
2.根据权利要求1所述的光器件回波损耗测量方法，其特征在于，其中步骤1所说的光纤环形器是1310nm波长窗口或者1550nm波长窗口或者1310/1550nm双窗口光器件。
3.根据权利要求1所述的光器件回波损耗测量方法，其特征在于，其中步骤1所说的三端口光纤环形器是波导型环形器或晶体型环形器。
4.根据权利要求1所述的光器件回波损耗测量方法，其特征在于，其中步骤1所说的测量其第二端口到第三端口的器件光功率传输损耗采用切断法、插入法或背向散射法。
5.根据权利要求1所述的光器件回波损耗测量方法，其特征在于，其中步骤2所说的被测光器件是波导型器件、光纤器件或带有光纤接口的仪表。
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